1
d2S
八
AS
Синусоидалық толқы н үш ін
S
= А (г)е х р [/- 2л
:
ѵ (/ - г
/
)J,
(49.90
мүндағы v -то л қы н н ы ң ж и іл ігі, Л (г)-т о л қ ы н ам плитудасы ны ң
287
комплекстік векторы. (49.9')-ты екі рет
t
бойынша дифференциалдасақ
d 2S
2 2о
- ^ - ^ - A n 2v~ S .
(49.10)
д Г
Сондықтан толқы н теңцеуін мына түрде жазамыз
A S + 4 n 2v 2S / v 4)a3
= 0 .
Ш редингердің идеясы де Бройль толқындарына (49.10) тендеуін
қолдануға болады деуден келіп ш ы қты . Демек, біз
Я = iTth / ( т ѵ )
де
Бройль толқы ны н пайдаланып тѳмендегідей теңдеулерді жазуъімызға
болады
1 /Я = v /
Ѵф^
=
m v I [2Һ
).
Бүл өрнекті (49.10) теңдеуге қо й ы п мынаны аламыз
Aif/ + 47i2m 2v 2y//(27ih)2 = 0
(49.10')
Бөлш ектің кинетикалы қ энергиясы
m V
2/2
= W - U
мүндағы
W
-релятивистік емес теориядағы оньщ толы қ энергиясы. (49.10/)
тендеуіндегі
у/
-д ің алдындағы коэф ф иценті қайтадан кө ш ір іп басқа-
ша түрде жазамыз
47i2m 2v 2
_
Sn2m m v 2
_
2m ( ,
\
Сонымен
+ т ү
{W - U ^ f
= 0 .
n
Демек, (49.10) теңдеудің Ш редингердің (49.8) стационарлы қ
теңдеуіне теңбе-тең болуы,
JJ
энергиясы бар потенциалдық өрісте қо з-
ғалатын бөлш ектің
ц/
толы қ энергиясы болуына байланысты екен.
Егер (49.9) ѳрнегін (49.4) теңдеуіне қо й са қ, онда Ш редингердің
теңдеуінің шешуі мына түрде келеді
Сонымен бершген уақыт кезеңіндегі бөлшектің кү й і, сол бөлш екгің
толы қ энергиясынан анықталатын
со = W /Һ
дөңгелектік ж и іл ікті, пе-
риодтық функциямен сипатталады. Жоғарьща көрсетілгеңдей, бөлшекзің
W
толы қ энергиясының де Бройль толқындарының ж иілігім ен байла
нысы, квантты қ механиканың маңызды не гізі болып табылады.
§50. Еркін бөлшектің қозғалысы
Е р кін бөлшек қозғалғанда, оны ң толы қ энергиясы кинетикалы қ
288
эн ер ги я сы н а сэ й ке с к е л іп , ал е р к ін б ө л ш е ктің ж ы лдам ды ғы
V = const
болады. Олай болса, Ш редингердің (49.8) стационарлық
теңдеуін мынадай түрде жазуға болады.
d y /2
2m
d t 2
Һ2
Wif/
(50.1)
(50.1) теңцеуінің шешуі
/
•
______
、
r
•
_____
у/ =
A e xp
-j^ y f2 m W x j + B
qxp
мүндағы
A
және 5-түрақты лар. Онда Ш редингердің (49.2) толы қ
тендеуінің ш еш уі (49.40 түрінде алынады
A exp
W
.
yJ2mW
— t
-----------------
X
+ ß e xp
W
^l2mW
-f -----
П
Һ
(50.2)
x
Бүл (50.2) тендеуінің ш еш уі
co = W /Һ
бірдей ж и іл ік т і е кі ж азы қ
монохроматтық толқындардың суперпозициясын көрсетеді. Олардың
б ір і А амплитудасымен х -тің оң бағытында,е к ін п ііс і В амплитудасы
мен қарама-қарсы бағытта таралады. Алынған шешуді ж азы қ монохро
м атты к толқы нны ң
s =
А е х р [-
i(cot -
たズ
) ] жалпы өрнегімен салыс
тырып, еркін бѳлшек ү ш ін толқы нд ы қ сан
た
=
-j2m W I Һ
екенін
кѳреміз.
Ж азы қ монохроматтық толқы нны ң фазасы
(cot — кх )
болғаны
сияқты ,
толқы нды қ ф ункциясыньщ да фазасы
f
W
j 2 m W
〕
---
f
---------------
ズ
Һ
fi
\
ノ
болады.
Сонымен квантты қ механикадағы еркін бөлшек де Бройльдің жа-
зы қ м онохром атты қ толқы ны м ен сипатталады. Бүған ке ң іс тіктің
берілген н үкте сін д е б ѳлш екті табу ы қтим алд ы ғы ны ң уақы ттан
тәуелсіздігі сэйкес келеді. Ш ы ны нда, мысал ү ш ін (50.2) тендеуінен х
бағытында таралатын бір толқы нды алсақ, мынадай қоры ты нды ға
келеміз
289
19-27
I
句
=
ぎ
= | а | 2 .
§ 5 1 .Бір өлшемді тікбүрышты потенциялық “ жәш жтегг’ бөлшек
Потенциалық өрісте (51.1-сурет) қозғалатын электронды қарасты-
райы қ. Электронньщ потенциялы қ “ ж ә ш ікт ің ” сыртындағы және
іш індегі потенциалық энергиясының мынадай мәндері болады
u = ° ( 0 < х < L ),
(51.1)
U =
00
(x < 0, x > b ).
Классикалы қ элеьсгрондық теория бойынша, электронньщ метал-
дьщ сыртындагы потенциялы қ энергиясы нөлге тең де, металдың ішінде
ол теріс жэне сан жағынан электронньщ металдан үш ы п ш ы ғу ж үм ы -
сына тең. Біз қарастыратын потенциялы қ “ ж ә ш ік” электрон үш ін ме
талл “ ж әш іктен” қарапайым, шекарасы б и ік тосқауылды, түб і ж азы қ
болады.
П отенцш ілы қ өрісте қозғалған электронға Ш редингердің стацио-
н а р л ы қ те ң д е уін (4 9 .8 ) қо л д а н ы п , б ір өлш ем д і есеп
ү ш ін
A =
d 2 j d x2
болатынын ескеріп, мынаны жазамыз
發
+
爭
(
ト ひ
Ѵ = 0 .
(51.2)
(51.2)
тендеуінің ш еш уі (51.1) шарты орындалғанда, яғни
у /
、
х )
толқы иды қ ф ункциясы “ ж ә ш іктің ” қабырғаларында нөлге айналып,
(49.3) шарты қанағаттандырылатын болса жүзеге асады
=
\ f / { L ) = 0 -
( 5 1 . 3 )
Ш ы н мәнінде,
d 2y/ / d x 2
= l
//■
ガ
деп белгілеп, (51.2) тендеуін қайта
жазамыз
f
2m
—
—
= - ~
y
(W - U ) .
(51.2Г)
lf/
П
v
ノ
0
<
jc
< L аймағында
U = 0
ж эне
у /
/
у /
-д ің н е гізгі м әні болады.
Ал x ^ 0 және
x — L
потенциялы қ энергия ш ексізд ікке ұмтылады.
Егер x
0 және
х — L
үмтыпғанда
у/(х)
,
онда (49.3) шарты
бүзьшмайды. Сонымен ш ексіз б и ік қабырғасы бар потенциялы қ
“ жәшіктегі” электрон үш ін Шредингер тендеуінің шешуі мынадай болады
l/л = 0 ,
= 0 •
(51.4)
(0 < x: < L аймағы нантыс болғанда)
290
51.1
Басқаша айтқанда электронды “ ж әш іктен” тыс табу ықтималдығы
нөлге тең. Демек, бүл жағдай үш ін бізге мына тендеуді шығаруға тура
келеді
d
2 \ f /
2 т
+
(51.5)
(51.3)
ш е к т ік шарты бойынш а:(і/а (0 ) =
y /(L )
ニ
0 .)2 m W /Һ2 = к 2
деп белгілейік, мүндағы
た
-потенциялы қ “ ж ә ш ікте гі” электрон ү ш ін
де Бройль толқы ны ны ң толқы нд ы қ саны. Ж өне (51.5) теңдеуінің пе-
риодты қ ш еш уін мына түрде жазамыз
у/(х) = A
cos ^jc+ 5 sin
кх,
(51.6)
мүндағы
А
ж эне
в
-түрақтылар. Б ір ін ш і ш е кгі шартты (51.3) қолдан-
ганда
А = 0
болады. Е кін ш і: шарттан мынау алынады
lf/(L ) = В sin k L = 0 .
(51.60
Сонымен Л ^ О, А = 0, sin /:L = 0 .
(51.6")
(51.6") ѳрнектерінен
た
саны тек қана
к п
-н ің белгілі д искреттік
м әнін қабылдайды. Ол мына шартты
knL — n п
қанағаттандырады,
мүндағы
п
= 1 ,2 ,... Осыдан
к п = п л ! Ь .
(51.7)
(51.7)
шартының ф изикалық магынасы қарапайым. Бұл өрнектегі
к п - 2 п / Хп
(мұндағы
Хп
- “ ж ә п іікт е гі” электрон үш ін де Бройль тол-
қы ны ны ң үзындығы) екенін ескерсек (51.7) шарты мына түрге келеді:
2п
/
Хп — n n
/
L
немесе
ニ
2 L //Z , яш и бүл потенциялық “ ж әш іктің”
ұзындығына сыятын жарты де Бройль толқы ны ны ң бүтін саны.
291
(51.7) шарты өте маңызды қорытындыға келтіреді
= п 2я 2П2 /(2m L2) ,
(51.8)
яғн и электронньщ потенциялы қ “ ж ә ш ікте гі” энергиясы кез келген
емес. Ол тек қана бір қатар
Wn
дискретті меншікті мәндерді қабылдай-
ды. Электрон ү ш ін
\ү
-ден басқа мәндер болмайды себебі:
Wn
-нен
айрықша энергиясы бар электронньщ “ ж әш ікте” табылу ықтималдығы
нөлге тең.
Белгілі дискретті мән қабыддайтын ф изикалық шаманы кванттал-
ған деп атайды. Ендеше, потенциялық “ ж ә ш ікте гі” электронньщ энер
гиясы квантталған болады.
Wn
-н ің квантталған м әнін энергияның деңгейлері деп атайды, ал
электронньщ энергиялық деңгейін анықтайтын n санындарын - квант
ты к сандар деп атайды. 51.2-суретте энергиялы қ деңгейлердің сызбасы
келтірілген. Сонымен потенциялы қ “ ж ә ш ікте гі” электрон белгілі
Wn
энергиялы қ деңгейде түрады.
(51.8)
тендеуіндегіге әр түрлі бүтін санды қ мәндер беріп, элект
ронный, энергиялы қ деңгейлерін табуға болады (51.2-сурет). П отен-
циялы қ “ ж ә ш ікте гі” электронньщ квантты қ сандары п+1 және п-ге
тең болғандағы энергиялық деңгейлерінің
айырымын аны қтайы қ
Мысал үш ін, потенциялық “ ж әш іктегі” электронньщ өлшемі атом-
н ы ң ө л ш е м ін е те ң б о л ға н ж ағдайд ы қа р а с т ы р а й ы қ. С онда
m = 9
,
1 . 1СГ31 к г
L =
10_10л/ Сонда
AW
бьшай деп анықталады
ЛТІ7
л п 2П2
卜
л ( З Д 4 ) 2 . ( 1 , 0 5 . 1 ( Г 34)2 ^
= (2п + і ) - - — = (2п + 1 Р ^
V 31 /
10{2
=
2 m L
2 - 9 , М О " 31- ( іО ~ 10)
= (2п + 1
)•
5,4 •
10~17 Д ж =
0,34(2п +
і)э В .
Егер потенциялық “ ж ә ш іктің ” өлшемі
L = 10 м
макроскопиялық
болса, онда
Wn+l
және
Wn
екі көрш ілес энергиялы қ деңгейдің айыр-
машылығы төмендегідей болады
规
= (2n + 1
) ^ ;
. (2п +
=
2т Ь 2
ノ
2 . 9
,
1 .1 0 _ 3 1 . ( 1 0 —2 )2
= (2п + 1 ).5,
4 ■1(Г 34
Д ж
= (2п + 1)3,4 •1(Г 15 э
方
.
Енді
AW /W n
қаты насы н аны қтайы қ. Ол үптін (51.8) тендеуін
пайдаланамыз. Сонда
A W /W n
= (2 п + 1 )/п
2 ,
(51.10)
мұндағы
п
-кв а н тты қ саны неғүрлым кө п болса, онда (2п + 1 )~
2/7
деп алуымызга болады. Демек, (51.10) өрнегін былай жазуға болады
A W /W n = 21 п.
(51.11)
Осыдан
Wn
-ге қарағанда
/\\ү
аз болды, ендеше энергиялы қ дең-
гейлер бір-біріне жақы ндай түседі.
Э нергиялы қ деңгейлер бір-біріне ж а қы н ты ғы з орналасқан ж ағ-
дайды квазиүздіксіз деп атайды .
乙
—оо ұмтьшғанда,
j\W
= 0 болады,
яғни энергиялы қ спектр үздіксіз.
К ван тты к сан
п
өте үлкен болғанда, энергияньщ квантталуының
нәтижелері классикалы қ түрғьщан қараудағы нәтижелерге жақы ндай-
ды. Осы айтқанымыздан 1923 жылы түжырымдаған Бордың сәйкестік
принципі келіп шығады: үлкен квантты к сандарда, квантты қ механика-
293
ның қорытындылары мен нәтижелері классикалық нәтижелерге сэйкес
келеді.
(51.5) теңдеуінің периодтық шешуі е кі класқа ж ікте ле тіні белгілі:
1 ) Т ақ функциялар үш ін
у/ =
A c o s
kx, kL = n / 2 , З п /2 ,
5 т г/2
…,
2) ж үп функциялар ү ш ін
у/ = В sin kx, k L = 2(n
/ 2), 4 (7 г/2 )
,
6 (7 г/2 )."
Б ірінш і шарт орындалғаңда
,(
51.7) теңдеуін ескеріп, (з і.б ) теңцеуін
мына түрде жаза аламыз
и/
(jc) —
В
sin —
x
.
L
М ұндағы
ß
коэф ф ициенты анықтау үш ін, мөлшерлеу шартын (46.3)
қарастырылып отырган жағдайға сай былай жазамыз
„2
ÇL
• 2
пП
л
sm *■—
— x = 1
Jo
L
•
Интегралдау шектерінде интеграл астындағы ф ункция нѳлге айна
лады. Сондықтан интегралдың м әнін анықтау үш ін sin
2( п ш / L )
-тің
орта м әнін (ол 1/2—ге тең болатындын ескертіп) аралықтың үзындығы
乙气
ге көбейтеміз. Сонда мынау алынады: '
B 2( l/ 2 ) L = l,
осыдан
В = s j2 / L.
Демек, м е н ш ікті ф ункция мынадай түрге келеді
М е н ш ікті функциялардың графикгері 51.3,а-суретте бейнеленген.
51.3,6-суретінде,
у/*цг
-ге тең “ ж ә ш ікгің ” қабырғасынан әр түрлі қаш ы қ-
ты қтан бөлш ектің табылу ықтималдығының тығыздығы берілген.
Графиктен, мысалы
п = 2
болған күйде, бөлш ек “ ж ә ш ікт ің ” ор-
тасынан табылуы м үм кін емес, алайда, ол “ ж ә ш іктің ” ортасын жарты-
сының не оң, не сол жағында
L
- үзындығын қ а қ қ а бөлгенде, соның
не оң, не сол ж а қ жартысында ж и і болады. Бөлш ектің мүндай м інезі,
оның траекториясы түралы айтуға еш симайды. Классикалы қ көзқарас
бойынша, барлық бөлшектердің “ ж ә ш ікте гі” жағдайының ы қтим ал-
дықтары бірдей.
294
51.3
§52. Бөлшектердің потенциялық тосқауыл арқылы өтуі
UCrh
fr
\
し
D
が
----
I
II
III
j -------
I
i2f
52.1
А йталы қ, бөлшек солдан оңға қарай қозғалғанда,ө зін ің жолыңлд
ені
L
және б и ік т ігі
U 0
болатын потенциялы қ тосқауы лға кездессін
(52.1- сурет). Классикалы қ көзқарас бойынша, бөлшек мынадай мінез
көрсетуі керек. Егер бөлш ектің энергиясы тосқауы лдың б и іктігін е н
(W
> U 0)
артық болса, онда бөлш ектосқауылдың үстінен өтіп кетеді
(0 < л: <
L
аралығында тек бөлш ектің жылдамдығы азаяды да, сонан
соң
х > L
болғанда ол ө зін ің бастапқы мәніне жетеді). Егер
W < U 0
болса (суретте кѳрсетілгендей), онда бѳлшек ке й ін серпіліп, кері ұш а-
ды; бѳлшек тосқауыл арқылы
ѳте
алмайды.
295
ЬСванттық механика тұрғы сынан қарағанда бөлш ектің м інезі бас-
қаш а болып шығады. Бірінш іден, тіп ті
W > U 0
-ден арты қ болса да,
бөлш ектің тосқауылдан серпілуі және кейін үш у ықтималдығы нөлден
а й р ы қш а болады. Е кінш іден,
W < U Q
болганда
,
бөлш ектіңтосқауы л-
ды “ тесіп” өтуі және
х > L
аймағында қалу ықтималдығы нөлден
айры қш а болуы керек. М үндай жағдай, т іп ті классикалы қ көзқарас
тұрғы сынан да м үм кін емес, м икробөлш ектің мінезі тікелей Ш редин
гер теңцеуінен шығады.
W < U 0
болғанжағдайдықарастырамыз. Бүлжағдайда(49.8)өрнегі
мынадай түрге келеді:
I жэне I I I аймағы үш ін
を
争
W y /= 0
(52.1)
I I аймақ үш ін , W - f / 0 < 0 болса,
d 2y/
2 т
/ТТ7
ТГ、
_
- ~ Г + - ^ r ( W - U 0)i^ = 0 .
(52.2)
(52.1) тендеуінің ш еш уін
у/
= gAv түрінде іздейміз. Бүл ф ункция-
ны (52.1) теңцеуіне қо йы п, мынадай тендеуді аламыз
À,2 + 2 m W /fi2
= 0 .
(52.3)
Осыдан Я = ± /
ひ
,мүндағы
а = ^[2m W /h.
Сонымен (52.1) теңдеуінің жалпы шеш уі I жэне I I I аймақтар үш ін
мынадай түрде болады:
I айм ақ ү ш ін
у/{ = А{еіах
+
В 'е Чах.
I I I айм ақ ү ш ін
у/3 = А 3е,са
+
В 3е~іах.
(52.4)
(52.2) тендеуіне
цг = еХх
ф ункциясы н қо йы п, теңдеудің жалпы
ш еш уін I I аймақ ү ш ін мына түрде аламыз
296
у/2 = A 2eßx + В 2е~^-
(52.5)
Тендеѵдщ
е
түріндегі ш еш уі толқы нны ң
х
ө сін ің оң бағытын-
да таралуына, ал
еЧах -
толқы нны ң қарама-қарсы бағытта таралуына
сэйкес келетінін көрсетеді. М үнда біз х ө сін ің оң бағытында қозғала-
ты н бөлшек (49.1)1 өрнегіндегі ф ункциямен салыстырылатынын еске
салайық. Егер осы ф ункциядағы уақытш а көбейткіш ті алып тастасақ,
онда
у/
ф ункциясы
аеі(р' һ)х
өрнегіне тең болады. Абцисса өсінде
қарама-қарсы бағытта қозғалған бөлшек үш ін ,
цг = ае~1(р/һ)х
ф унк
циясы алынады.
I I I
аймақта, тек солдан оңға қарай таралатын тосқауы л арқылы
өткен толқы н болады. Сонды қтан (52.4) өрнегіндегі
В 3
коэффициент!
у/3
үш ін нөлге тең деп аламыз. Басқа коэффициенттерді табу үш ін
у/
ф ункциясы н қанағаттандыратын шарттарды пайдаланамыз. Демек, x
шамасы — oo тен + oo — ке дейінгі барлық аймақта өзгергенде,
у/
ф унк
циясы үзд іксіз болу ү ш ін мынадай шарттар орындалу керек:
у/1
(0 ) = 1//"2 (0) жэне
у /2
(L )
= у/3
(L ). Сол сияқты
у/
тегіс болуы
ү ш ін , я ғн ң ү з іл іс і ж о қ ;болу үш щ , мына шарт орындалуы тиіс:
l/z^O) = у / / (0) жэне
\}/2
(L )
=
y/j (L).
Осы шарттардан, мынадай
қатынастар келіп шығады
Aj + ß] =
A-,
+
В
2,
А 2еЯ + B2e_ßL = A 3eiaL,
ia A x — іа В ' = ßA2 — ßB2,
(52 7)
ß A 2e ßL — ß B 2e - ßL = ic ( A 3e iaL.
Барлық тендеулерді
A x —
ге бѳліп жэне белгілеулер енгіземіз
Қ = Вх
,
а 2 = А 2/ А { ,Ь2 = В2/ А 1 ,а 3 = А 3/ А 1.
С олсияқты
п = ß / a = ^ ( a - W ) / W .
(52.8)
Онда (52.7) тендеуі мына түрге келеді
\Л-ЬХ
=
а~, + Ь 7,
Мүнда
ß =
办
(52.6)
1 Кейбір одебиеттерде ^ =
а е ^ 1
'
түрленді рі лген тендеуі қолданьшады.
297
ß L . j
- ß L
ia L
a2e
+ b 2e
=
a 3e
,
i - ibl = na2 - nb
2 ,
(52.9)
ß L
t
一
ß L
•
iaL
na2e
— nb2e
= іа ъе
•
Ш а ғы л ға н ж әне т ү с к е н т о л қ ы н н ы ң а м п л и туд а л а р ы н ы ң
модульдерінің квадраггарының қатынасы, бөлшектің потенциялы қ то-
сқауылдан серпілу ы қтим алды ғы н анықтайды және оны серпілу (ша-
ғылу) коэффициенті деп атайды
R = \B x \2/ \ A x [ = \ b xf .
Өткен және түскен толқы нны ң амплитудаларының модульдерінің
квадраттарының қатынасы бөлш ектің тосқауыл арқылы өту ы қтим ал-
ды ғы н анықтайды жэне оны өту коэффициент^ (немесе мөлдірлік
коэффициент!) деп атауға болады
D =
= К Г .
(52.10)
И і|
Бізге тек бөлшектің тосқауыл арқылы өтуін табу керек, сондықтан
D
шамасын табумен шектелеміз.
D
-н і тапсақ
R
-д і де табу қи ы н
емес, өйткені олар бір-бірім ен мынадай қатынаста
R + D =
1• (52.9)
тендеулерінің бірінш ісін
і
-ге көбейтіп, үш інш і тендеуге қосамыз. Соньщ
нәтижесінде, мынаны аламыз
2 і(п + i)a-,
— (п — г
2
(52.11)
Енді (52.9) тендеуілерінің е кін ш ісін
і
-ге көбейтіп, одан тө ртінш іні
алып тастаймыз. Сонда мынадай болады
(n
—
i)e ßLa 2 - ( n + i)e~ßLb2 =
0 •
(52.12)
(52.11) жэне (52.12) теңдеулерін б ір іктір іп , шешкенде мынадай болады
_
2 і(п + і)е
一
ßL
"
(п + іУ e~ßL - ( п ~ іУ eßL
_
2 i( n ~ i) e ßL
2
(n + i ) 2e~ßL ~ { n - i ) 2eßL
298
Одан әрі (52.9) тендеулерінің е кінш ісіне а 7және Қ -н ің мәндерін
қо й ы п ,
аъ
-т і табамыз
= ____
-iaL
(п + іУ е—
А
—
(п — іҮ e
ßし
^ 2 m (U 0 - W )
М үндағы
ßL -
-----------------------
L
бірден аса үлкен болғандықтан,
һ
бөлш ектің бөліміндегі
e~ßL
шамасын елеусіз қалдырамыз
(n
+
і
және
п - і
комплекс сандарының модульдері бірдей). Сонда
_4піе
一
, aL - ßL
а 3 ~ ~ ( п - і ) 2 е
'
(52.10)
теңцеуіндегі модульдің квадраты бөлш ектің потенциялы қ
тосқауыл арқылы өту ы қтим алды ғы ны ң шамасын береді. Біз мүнда
\п
- г | =
ліп2
+1 екенін ескерсек
мүндағы
—
-2ßL
丨 (
パ
+1)
Un
- W
U
0
1
W
Ж
(52.8) өрнегін қараңыз).
16/22
/(n 2
+ 1)2 өрнегінің шамасы бірге ж ақы н. Сондықтан
D ~ e_2ßL -
exp
- ß m (U 0 - W ) L
( 5 2 . 1 3 )
Алынған өрнектен, бөлш ектің потенциялық тосқауьш арқылы өту
ықтималдығы тосқауылдың
ム
енінен және
U 0 - W
айырымынан күш ті
тәуелдікте болатындыгы келіп шығады. Егер тосқауылдың белгілі бір
еніне байланысты өту коэф ф ициенті
£ )
,
айталық, 0,01 болса, онда
299
енін е кі есе өсіргенде
d
-н ің шамасы 0 ,0 1 2 = 0,0001 болып шығады,
я ғн и ол 100 есе азаяды. Осындай қүбьш ысты, біз
U 0 - W
айырымы 4
есе өскен жағдайда да көрер едік. Ѳту коэф ф ициент! бөлш ектің
т
массасы ѳскен жағдайда, күр т азаяды. Т и іс ті есептеулерге қарағанда,
потенциялы қ тосқауылдың кез келген түр і (52.2- сурет) үш ін (52.13)
ѳрнегі жалпы түрде ѳзгертіліп былай жазылады
D ~
ехр
- —
-
W ) d x
,
(
52.14)
a
一
м үндағы
U
=
U (x ).
П отенциялық тосқауылдан ѳткен бөлшек тосқауыдцағы “ туннелъ”
арқьш ы ѳткен секілді болады (52.2-суреттің штрихталған бѳлігі), сон
дыктан қарастырылып отырған қүбылысты туннельдік қүбылысдеп атай
ды.
Классикалы қ көзқарас тұрғы сы нан қарағанда, туннельдік қүб ы -
лыс сандырақ секідді болып көрінеді, себебі “ туннельдегі” бөлш ектің
теріс кин е тика лы қ энергиясы болуы керек (туннельде
W < U ■
Алай
да, туннельдік қүбы лы с, классикалы қ ф изикаға еш теңцестігі ж о қ,
ерекше квантты қ қүбы лы с. К ван тты қ механикада толы қ энергияны
кинетикалы қ және потенциялық деп бөлудің мағьінасы ж о қ, себебі ол
анықталмағандық қатынасына қайш ы келеді. Ш ындығывда, бөлшеюің
белгілі бір
Т
кинетикалы қ энергиясы бар деу фактысы, бөлш ектің
белгілі бір
р
импульсі бар деумен пара-пар. Соған үқсас, бөлш ектің
энергиясы бар деу фактысы, бѳлшек ке ң іс тіктің дәл берілген орнында
түр деумен пара-пар. Бөлш ектің координатасы мен им пульсінің бір
мезгілде белгілі мәндері болмайтындықтан, бір мезгілде (бір уақытта)
Т
және
JJ
-да дәл анықталмайды. Сонымен
W
толы қ энергияньщ
белгілі м әні болғанмен оны
Т
және
JJ
-д ің нақтылы мәндерінің қосы н-
дысы түрінде көрсету қи ы н . Осы жағдайда туннельдің “ іш інде”
т
энергиясыньщ теріс болуы туралы қорытынды еш дәлсіз болып шығады.
52.2
300
|